通讯基站用空调系统节能方案分享
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基站节能解决方案一、背景介绍随着挪移通信技术的发展,基站已经成为现代社会不可或者缺的通信设施。
然而,大量的基站设备和运营成本也导致了能源消耗的增加,给环境带来了压力,同时也增加了运营商的经济负担。
因此,开辟一种有效的基站节能解决方案变得非常重要。
二、问题分析1. 基站设备功耗高:传统基站设备功耗较高,造成能源浪费。
2. 空调系统能耗大:基站设备需要保持在适宜的温度范围内,空调系统耗电量大。
3. 夜间基站负载低:夜间基站的负载较低,但设备仍然运行,造成能源浪费。
三、解决方案1. 优化基站设备:通过技术升级和设备优化,减少基站设备的功耗。
a. 使用高效能的硬件和组件,降低功耗。
b. 优化电源管理系统,减少能源浪费。
c. 采用智能控制系统,根据基站负载情况动态调整功耗。
2. 空调系统优化:改进基站空调系统,降低能耗。
a. 使用能源效率较高的空调设备,如变频空调。
b. 定期维护和清洁空调系统,确保其正常运行,减少能源浪费。
c. 利用智能控制系统,根据环境温度和基站负载情况自动调整空调运行。
3. 夜间基站节能模式:针对夜间基站负载低的情况,采取节能措施。
a. 设定夜间基站负载阈值,当负载低于阈值时,自动切换至低功耗模式。
b. 关闭不必要的设备和功能,如无线电频段和冗余电路。
c. 减少设备运行频率,降低能耗。
四、效果评估1. 节能效果评估:对实施节能方案后的基站进行能耗监测和数据分析,比较节能先后的能源消耗情况。
2. 经济效益评估:评估节能方案对运营商经济的影响,包括节省的能源成本和设备维护成本。
五、推广实施1. 培训和宣传:对基站维护人员进行培训,使其了解节能方案的实施方法和操作流程。
2. 持续改进:根据实施过程中的反馈和效果评估结果,不断改进节能方案,提高节能效果。
3. 推广经验分享:将成功实施节能方案的经验分享给其他运营商和相关行业,促进行业的节能意识和实践。
六、总结基站节能解决方案通过优化基站设备、改进空调系统和夜间节能模式,可以有效降低基站的能源消耗,减少环境压力,同时也为运营商节约成本。
基站能耗压降措施随着移动通信技术的快速发展,基站已经成为移动通信网络中非常重要的组成部分。
然而,随着基站数量的增多和使用时间的延长,基站的能耗也在不断增加,给能源消耗和环境保护带来了压力。
因此,采取措施降低基站能耗是目前亟待解决的问题。
一、优化基站的空调和制冷系统1.使用高效节能设备:选择节能型的空调和制冷设备,如使用能效等级高的冷凝器、蒸发器和压缩机等,以降低能耗;2.使用新能源技术:采用太阳能、风能等可再生能源技术作为基站的供电方式,减少对传统能源的依赖;3.采取定时控制机制:根据基站设备的工作情况,合理控制空调和制冷设备的开关机时间,以减少不必要的能源浪费;4.提高空调和制冷设备的运行效率:优化设备的维护和保养,清洁冷凝器、清理堵塞的过滤器等,提高设备的运行效率,减少能耗。
二、优化基站的供电系统基站的供电系统主要包括电源设备和电池设备。
优化基站的供电系统,减少不必要的能量损耗,可以有效降低基站的能耗。
1.使用高效节能电源设备:选择能效等级高的电源设备,如高效节能整流器、高效节能电池等,以减少供电系统的能量损耗;2.整合供电设备:将不同基站的供电设备整合在一起,减少冗余和重复供电设备的存在;3.使用智能供电系统:采用智能供电系统,根据实际需求合理分配供电,避免过量供电或供电不足的情况,以提高供电系统的效率,减少能耗;4.使用高效节能电池:选择高效节能的电池设备,并合理使用充电和放电策略,以延长电池的使用寿命和提高能量利用率。
三、优化基站的设备管理和运维基站的设备管理和运维对于降低能耗也有重要影响。
合理的设备管理和运维措施可以提高设备的运行效率,减少能耗。
1.设备能效监测和评估:对基站设备的能效进行监测和评估,及时发现和修复设备的能耗问题,提高设备的能效;2.调整设备参数和运行策略:合理调整基站设备的参数设置和运行策略,降低设备的能耗;3.严格的设备维护和保养:定期对基站设备进行维护和保养,清洁设备、检查设备的散热系统等,确保设备的正常运行和高效运转;4.培训和意识提升:加强员工的培训和意识提升,提高他们对能耗问题的认识和重视程度,减少不必要的能源浪费。
通信机房新风节能解决方案机房分类通信机房按照机房规模一般划分为:中心局机房(母局)、模块局接入网机房、基站机房。
其中中心局机房一般包括传输机房、交换机房、IDC数据机房及增值业务机房。
中心局机房能耗分析机房中各种电子设备需要保持在一定的温度环境下才能正常运行。
因此,机房根据情况均配备了一定数量、不同功率的空调,中心局机房中则配备了更大功率的精密空调。
这些空调长期处于开机状态,成为基站/机房内最大的电力消耗,据测算,这些电力消耗已占基站/机房总耗电量的50%以上。
中心局机房空调系统节能空间分析●空调的能效比低,目前机房精密空调的综合能效比一般最高在3.8左右,如果开启其他功能能效比还会有所下降。
●目前能够实现冷热分区的机房有限,冷热气流的掺混,致使冷源的利用率降低。
●机房密封,机房空调7X24小时开机,不管室外温度多低,造成制冷能耗过大。
中心局机房节能改造的要求机房面积较大、设备负载大、发热设备密度高并且温度分布不均匀、一般位于高层建筑或机房大楼中。
由于设备数量多,并且处于通信网络的核心位置,所以对通信中心机房提出了较高的温度、湿度、洁净度要求。
中心局机房采用的是恒温恒湿机房精密空调,此类空调一般制冷量比较高,功率也比较大,机房空调本身具有加湿功能。
>3um颗粒数/升温度℃湿度%>5um颗粒/升IDC机房20-25 40-70 3 3501类机房10-26 40-70 3 3502类机房10-28 20-80 30 35003类机房10-30 20-85 300 18000●机房设备工作环境温湿度在允许范围内●室内空气质量(悬浮颗粒物等)符合要求●不增加安全隐患;●不显著增加运行维护工作量。
解决方案机房温度升高的主要原因是通信设备、电源等释放的热量不能尽快向外界扩散。
通过新风换气装置将室外自然冷源引入室内,同时把室内热空气排到室外,可以快速降低机房温度,所消耗电力远低于空调设备(只有风机和控制器耗电)。
运营商基站空调性能分析及节能控制方案运营商基站空调性能分析及节能控制方案摘要:国内运营商基站节能控制是提高企业竞争力、降本增效的重要手段。
当前,基站节能控制方法有很多种,但所需用户投资成本较大。
据行业数据统计分析,基站内空调耗电将近占总用电量的一半,在环境允许的情况,控制空调节能就能达到一定的节能目的。
文章基于动环监控系统对空调性能进行分析,并通过有策略的控制每台空调运行时长,达到空调节能及保护空调使用寿命的目的。
关键词:基站;空调;性能分析;节能1 概述自20世纪末以来,中国通信事业迅猛发展,通信行业在节能减排的企业责任下,从自身出发,进行节能降耗。
从各种数据分析来看,开展节能减排工作,特别是针对基站的节能减排工作,对于提高电信的竞争力,降低单位业务成本,非常必要且急迫。
这其中,降低空调设备的耗能,是移动通信运营商节能减排的重点之一。
当前,基站节能手段较多,如智能通风系统、智能换热系统、空调变频系统等,这些产品或方案都有一定的节能效果,但所需用户投资较大。
实际上,合理有效监测控制空调的运行就能达到一定的节能效果,且投资小。
本文基于动环监控系统对空调的性能进行分析,并通过有策略的控制每台空调运行时长,达到空调节能及保护空调使用寿命的目的。
2 基站空调现状在移动基站的耗电中,基站主设备耗电占据51%,基站空调耗电占据46%,其他配套设备耗电3%。
基站一般配置1~2台3 P空调,比如广东移动运营商90%有房基站都配备了2台空调。
没有实施节能措施前,空调运行逻辑是通过设定温度上下限值启动和停止空调,两台空调独立运行。
这样在春秋冬季节、白昼变换时段内,空调容易反复启停,造成空调寿命降低。
空调温度设置不规范、工作模式不统一,容易被维护人员进站修改,导致空调长时间运行不停止,造成很大的浪费。
3 空调性能评估及节能控制方案基站内,基于动力环境监控系统智能设备接入及传输组网方案,两台空调接入动环监控主机实现实时监控,每一台空调单独配置一路电表监测空调用电量。
通信行业专用空调节能方案分析类别:电子综合阅读:858摘要:节能减排工作是我国的国家战略任务。
机房空调是通信行业的耗能大户,节能减排有巨大挖掘潜力。
本文介绍了针对基站及机房的几种不同空调节能解决方案,并探讨了每种节能方案的原理、实际应用条件和节能价值。
分析有助于帮助通信运营商根据自身实际情况选择合适的节能方案,推动节能减排工作进展。
1、引言众所周知,能源是经济发展的物质基础,也是经济社会可持续发展的重要制约因素,通信行业内虽然每个单体基站其所消耗的电能和产生的二氧化碳相比于钢铁和冶金等高耗能产业微乎其微,但是随着我E130建设速度的不断加快、数据互联网业务的不断增长,基站数量及中大型数据机房比例也逐渐上升。
以中国移动为例,在一年多内完成基站建设总量几乎超过了过去10年建设量的总和。
如此飞速的增长自然带来了严峻的能耗问题。
为了降低数量庞大的通信基站、机房的能耗,通信运营商纷纷积极投入到寻找节能新办法的行动中,而对于基站、机房环境来说,空调的耗电量占据了接近50%,是除主设各外能耗的最大部分,如何提高空调系统的利用率是实现节能的重点。
因此,本文着重针对基站、机房空调节能的多种方法做—探讨。
2、基站空调节能方案——新风技术对于通信运营商来说,大量的基站能耗占了总能耗的很大比重,而传统基站中用于制冷的空调系统能耗又占了基站能耗的近50%,对于此类站点采用新风技术、引入室外新风可减少空调的使用频率,达到节能降耗的目的。
新风技术应用并不是一个新的课题,其应用相对简单,投入小、节能效果明显,在很多基站已经有应用,但新风技术应如何安全、科学应用还可更进一步进行探讨。
首先,新风方案的应用地点不应该是非常偏远的站点,因为新风多少都会将外界的尘土、杂质带入基站内,配合室内的过滤网,尘土可以被大部分过滤,此时过滤网就需要定期的更换、清洗,并且,也需要定期对基站内的洁净度、腐蚀程度进行估,从而判断如何调整新风功能开启时间。
通信机房空调优化节能方案前言针对上述目前一些通信机柜内部存在的一系列问题,必须在机柜前期结构研发阶段对一些环节进行优化处理:应增加通信机柜的柜门开孔率,内部结构形式寻求更合理的流道设计,散热量大的机柜应考虑强制排风,进风量应可以根据柜内设备安装情况进行调节。
根据国内外一些工程的经验,对一些设备散热量较大且采用上送风的机房,可以考虑采用开放型货架式机柜。
通信设备均搁置在完全敞开式的托架平台上,设备散发的热量可以迅速地释放到周围环境中,散热效果得到极大改善,当然这种开放式机柜也会对设备安装管理带来一些问题。
二、水冷替代风冷或采用双冷源机组目前通信机房空调大多数采用风冷型专用空调机组,这种风冷型机组均为单元式机组,具有安装灵活、可靠安全的优点,但也存在性能系数较低、运行性能不稳定、受室外环境温度变化波动较大、室内外机组安装管线较短、室外机组占用大量建筑面积的缺点。
从节能角度考虑,由于水冷效率明显高于风冷,水冷机组性能系数高于风冷机组,在通信机房中推广水冷型专用空调机组具有一定程度的节电降耗价值,特别是在一些中、大型项目上不但节能效益显著,而且可以减少空调设备的投资。
在中、大型项目中无论采用冷冻水型或冷却水型机组,均能实现一定程度的节能降耗、减少投资的目的,且由于水冷型机组没有风冷型机组室外机占用大量安装位置的问题,提高了建筑利用率。
但由于水冷型系统中安装的设备及阀门等部件较多,系统单点故障点较多,系统在安全可靠性要求上存在隐患。
从提高系统的安全可靠性角度出发,在通信机房项目中推荐采用双冷源机组。
双冷源机组常见的主要是风冷+冷冻水型或风冷+冷却水型两种机组。
在大多数季节中系统主要启用经济节能的水冷系统,而在不满足水冷型机组运行的季节或系统发生故障及检修维护时才启用风冷系统。
采用双冷源机组虽然会增加项目的初投资费用,但系统安全可靠性较高,且运营成本可以大大降低。
三、直接利用室外自然冷源在冬季及室外焓值低于室内焓值的过渡季节时,从室外引入新风作为冷源对机房环境温度进行降温处理,是降低机房空调设备运行能耗的一种有效措施。
通信机房空调节能解决方案综述杭州中信网络自动化有限公司一、通信机房节能背景近年来,全国通信网络规模和用户规模不断扩大,通信企业设备运行的耗电量已经成为不断增加的重要成本。
在众多的用电成本中,空调用电费占有相当大的比例。
据调查,在机房中仅精密空调的运行耗电量就占机房总用电量的50%以上,在数量众多的基站、模块局中,空调用电量基本占基站或模块局用电量的70%左右。
因此,如何降低空调用电的开支,成为通信企业迫切需要研究的重要课题。
二、通信机房节能途径对于通信机房这类几乎全年都需要向外排热的特殊场所,全年运行空调能耗很大,目前国内存在以下几种节能手段:变频技术;机房空调机组自适应控制技术;新风冷却技术等。
采用正确、合理的综合解决方案可以有效减少空调的运行时间,在节约空调用电的同时延长空调的使用寿命,提高能源利用率,保护环境,减轻国家能源的供需压力。
三、通信机房新风节能方案应用室外新风实现机房空调节能技术的原理就是以室外的自然环境为冷源,当室外空气温度低于室内温度一定程度时,通过相应的技术手段将室外新风与机房内空气进行热交换,把机房的热量带走,达到降低机房温度的目的,从而减少空调设备的使用时间,达到节约电能的目的。
应用室外冷源进行机房降温,在技术实现上,目前有下列几种方式:1.节能产品的现状目前,基站通风节能产品按结构不同,包括两大类:直排式和热交换式。
1)直排式节能系统当室外空气温度较低时,直接将室外低温空气送至室内,为室内降温;当室外温度高,不足以带走室内热量时,则开启空调。
该方式直接引入室外的空气,机房环境易受外界的影响。
产品结构依据空气动力学的原理,在机房相对的两面墙壁上按不同的高度开两个孔,分别做为出风口和进风口。
在排风扇的作用下,使机房内形成流动气流,不断的引进低温的室外空气,排出高温的室内空气。
从而,达到降温节能的目的。
如图1-1所示。
产品由进风口/出风口和控制器等三部分组成,控制器的功能智能化,与空调联动控制,按预定的程序,根据温度变化情况,执行进/排风或空调机的开/关机控制。
通信基站节能整体解决方案公司简介某科技发展有限公司专致于机房基站的节能优化和节能技改项目投融资管理(简称:合同能源管理,Energy Manage Contracting:EMC)。
某科技自主创新的“基站远程能耗管理系统”处于业内领先水准,在确保网络安全运行的情况下,可实现空调60%-80%的节能效益。
独特优势:1、空调控制性能卓越,智能管理,确保空调高能效运行;2、电池恒温箱实现高效制冷保障,安装便捷,确保长寿命使用;3、自动获取基准能耗值,建立与环境温度相对应的能耗档案,节能量统计准确、公正、翔实。
“基站远程能耗管理系统”既是一个节能降耗平台,更是一个优化管理的平台,实现机房能耗监测和统计,实现空调远程监管和控制,实现站内温湿度监测,是实现能耗优化和设备监管的完美结合。
远程能耗管理系统介绍系统结构示意图普遍现状解决方法各系统主要设备智能空调控制器主控箱计量电表一、热排交换系统在适当条件下过滤引入室外冷空气,同时排出室内热空气,对室内进行自然降温,减少空调制冷运行,降低能耗,减少维护。
热排交换系统进风装置是由离心涡轮风机、双层滤尘装置、导风口、进风口百叶窗组成。
离心涡轮风机内置,滤尘装置在进风口处。
机壳具备足够强度,机箱钢板厚度为1.5mm,水平方向负重机架钢板厚度为2.5mm,并经相应的防腐防锈处理。
进风装置一般安装在基站/机房内北(阴)面的下部。
进风箱基本参数(1)电流0.56A(2)供电电压AC220(3)转速1370r/分钟(4)风量1700-2100m3/H(5)静压350Pa(6)噪音60db排风装置完成将机房内的热气排出,内置轴流风机。
排风装置一般安装在基站/机房内南(阳)面的上部。
轴流风机参数(1)电流0.28A(2)供电电压AC220V(3)转速2550r/分钟(4)风量800 m3/H(5)静压350Pa(6)噪音60db室内温温度探测器基本参数(1)25℃的阻值10KΩ(2)B值(25℃/50℃)3950 KΩ±1%(3)使用温度范围-40℃-85℃(4)供电电压5V±5%(5)耗电电流5mA Max(6)使用温度范围10%-100%(7)测量精度±4%RH(25℃条件下)(8)响应时间15S(9)重量200g室外温、温度探测器基本参数(1)25℃的阻值10KΩ(2)B值(25℃/50℃)3950 KΩ±1%(3)使用温度范围-40℃-85℃(4)供电电压5V±5%(5)耗电电流5mA Max(6)使用温度范围10%-100%(7)测量精度±4%RH(25℃条件下)(8)响应时间15S(9)重量200g在室内温度25~40℃任意双温设置,实现节能与非节能的状态转换(自主专利技术)。
暖通空调工艺:浅析通信行业机房空调节能方法当今,节能持续成为电信运营商降低成本、提高竞争力的重要发展战略之一。
而通信基站和庞大的机房空调耗能则是运营商最关注的节能问题。
在电信机房中,空调的节能工作较为薄弱,能源浪费现象严重。
作为通信运营商,节能工作主要是电能的节约,节约用电成本是节支的一个重要环节,而采用的空调节能技术可以达到非常显著的节能效果。
电能消耗主要包括日常运作用电和通信网络用电两部分。
通信网络的节能工作主要在通信机房,在通信机房中的电能主要包括通信设备用电和机房环境用电两部分:通信设备的用电从机房用电的数据统计中可以得知,通信设备用电占总用电量的30%左右。
空调的耗电量在整个耗电量中的比例高达50%多。
当然通过更换效率低下的在网设备、合理调整用电负荷能够有效地达到节能的效果但是更换设备投资巨大而且还影响正常业务运行。
机房环境用电机房环境用电包括机房照明、空调制冷和制热。
以现有的一些统计数据为例,在通信机房中其中照明及其它用电占总用电量的10%左右,空调用电占总用电的60%左右。
此可见大量使用空调设备,在有力保障了通信设备的正常运行的同时空调系统成为我公司耗电的主要设备,在耗能量占了相当大的比例。
通过对机房能耗数据的分析及国内其他运营商节能方案的比较得到的结论我认为我公司机房环境节能大有潜力可挖。
只要我们合理处理好机房环境保障和节能的协调关系节能方案就可以实施。
机房节能重点是空调节能,目前各运营商通常采用的空调节能技术主要分以下几种:1.新风节能技术新风节能技术是目前应用比较多的节能方法,一些运营商已有多例采用新风节能的成功案例。
此技术主要通过在机房内引入室外温度较低的自然风来带走机房内的热量,从而实现节能的目的。
此方案实施方法简单尤其在室内外温差大的北方地区节能效果明显,而且可以通过传感器采集室内和室外空气温度自动控制新风系统的启停。
但该方案的实施需要改变原来的建筑结构,新风系统引入室内新风的洁净度是个关键问题。
移动通信基站节能减排方案设计分析清晨的阳光透过窗帘的缝隙,洒在键盘上,随着手指的敲击,方案的轮廓逐渐清晰。
移动通信基站,作为信息时代的重要基础设施,如何在保证通信质量的同时,实现节能减排,这是一个充满挑战的课题。
一、现状分析我们要了解移动通信基站能耗的构成。
基站能耗主要包括设备能耗、空调能耗和照明能耗三部分。
设备能耗是基站能耗的主体,占比约70%。
空调能耗占比约20%,照明能耗占比约10%。
在当前的技术条件下,基站能耗较高,尤其是空调能耗,因为基站设备发热量大,需要24小时不间断运行空调进行散热。
二、目标设定1.设备优化2.空调系统改造3.照明系统改造4.智能管理三、方案设计1.设备优化(1)采用高效率的电源模块,降低设备自身能耗。
(2)优化设备布局,提高设备散热效率。
(3)采用先进的设备监控系统,实时监测设备运行状态,发现异常及时处理。
2.空调系统改造(1)采用变频空调,根据基站设备发热量自动调节空调运行功率。
(2)优化空调通风系统,提高空调散热效率。
(3)定期清洗空调过滤网,提高空调运行效率。
3.照明系统改造(1)采用LED灯具,降低照明能耗。
(2)优化照明布局,提高照明效果。
(3)设置定时开关,减少不必要的照明时间。
4.智能管理(1)建立基站能耗监测平台,实时监测基站能耗情况。
(2)采用大数据分析技术,找出能耗异常原因,制定针对性的节能措施。
(3)通过智能控制系统,实现基站设备的远程监控和管理。
四、实施方案1.制定详细的实施方案,明确各阶段的工作内容和时间节点。
2.加强宣传和培训,提高员工对节能减排的认识和技能。
3.设立专门的节能减排小组,负责项目实施过程中的协调和监督。
4.对实施效果进行定期评估,根据评估结果调整实施方案。
五、预期效果2.基站设备运行更稳定,通信质量得到保障。
3.基站运行成本降低,企业效益得到提升。
4.为我国移动通信行业的可持续发展做出贡献。
移动通信基站节能减排方案设计分析,旨在通过技术手段和管理创新,降低基站能耗,实现绿色通信。
基站空调节能方案综述南京理工大学赵跃,余延顺摘要:分析国内基站空调现状和节能潜力,综述现有基站空调节能的两种主要途径:提高现有空调的能效比和利用自然冷源,简要介绍每种途径的几种不同方案,对比每种方案的优势和局限性。
重点介绍了热管的原理和特性,总结出热管空调的几种形式和每种形式的研究现状。
由于传统热管空调存在传热极限,介绍机械泵驱动制冷剂两相流循环,并探讨这种技术在基站空调中的应用的优势和前景。
关键词:基站空调节能热管机械泵驱动1引言随着网络和通讯行业的发展,通讯基站的数量飞速增长。
目前,中国移动基站数目已超过62万[1]。
基站设备都是连续24小时无间歇工作,运行过程中产生大量热量,而电子设备的安全运行温度范围为25~35℃[2]。
为了保证机房设备的正常工作,需要使用空调来调节机房内热湿环境。
基站空调设备应该具有以下性能:适应基站所处环境,具有较宽工作温度范围;全年制冷,系统需稳定可靠、寿命长;具有大功率、高密度的供冷能力;洁净度要求较高;显热大、潜热小、风量大;机组能效比高,节能;基站无人值守,系统必须远程监管、故障率低、可靠防盗、有故障报警和应急通风等功能。
2基站空调现状及节能潜力如今,国内基站空调一般采用家用分体机,这种空调没有根据基站负荷和运行特性特殊设计,且空调制冷量一般按照夏天最不利情况确定,冬季空调负荷较小,压缩机频繁起停,不仅有冷量损失还容易导致压缩机故障、减少使用寿命。
环境温度过低时还存在效率低、低温启动等难题。
国内现有基站选用空调的能效偏低,一般仅有2.5~2.6[3]。
基站维护结构很少考虑保温,夏季热负荷较大。
空调常年制冷,但不能充分利用室外冷源。
据统计,中国移动的通讯业务电能消耗中,基站能耗约占73%,而基站空调能耗占基站总能耗的46%,每年耗电100亿度[4]。
对于我国北方地区,冬季和过度季节室外气温低于室内气温,有大量“免费”冷量可供使用。
因此,选择合适的方案提高基站空调的能效、充分利用自然冷源对基站的节能有很大的意义。
3几种节能方案目前基站空调节能主要有两种途径:一是提高空调的能效比,如变频技术、电子膨胀阀技术、冷媒添加剂技术、新型制冷剂节能技术等;二是使用自然冷源,如通新风冷却、自然蒸发空调、热管技术、相变储能技术、全热或显热交换技术、溶液循环式换热技术等。
3.1提高空调的能效比变频技术的使用可以实现按需供冷。
当温度达到设定时,压缩机降频,低功率、低能耗、高效率运行,这样不仅节能、维持温度稳定还避免了压缩机的频繁启动。
电子膨胀阀技术的使用可以使机组适应更广的室外温度范围,实现低冷凝压力工作,有实验证明电子膨胀阀机组全年节能可达30%[5]。
冷媒添加剂技术是在制冷剂中添加一种化合物,除去换热器表面的油污并形成保护膜,这可以减小摩擦阻力从而降低压缩机能耗,但这种措施节能潜力有限。
新型制冷剂替代技术现在也有研究,如碳氢制冷剂的替代有高效、节电、环保等优势。
3.2利用自然冷源通新风技术是在环境温度低于设定值时,直接引入新风来降低室温。
这种方式没有中间换热设备所以效率高,只需增加风机和空气处理设备所以投资较小,但受室外空气品质影响较大,室内的洁净度和湿度不易保证,内维护结构还存在结露的可能性。
在此基础上的智能通风技术对通风风机变频控制,使空调和通风合理切换,空调工作在高效区。
显热和全热交换技术可以保证室内外空气隔离,相对于直接通新风保证了室内的洁净度和湿度。
自然蒸发空调是利用水蒸发吸热制冷的技术,喷淋水与不饱和空气热湿交换的过程中水蒸发、空气的温度下降。
目前机房中应用较多有直接蒸发冷却和露点间接冷却两种形式,直接蒸发冷却处理过程是等焓过程,需要辅助除湿设备来控制室内湿度,送风温度过低时室内有结露的可能。
露点间接蒸发是干通道和湿通道中空气只发生显热交换,不会增加室内湿度。
相变储能技术是将相变材料放在基站内,储存室外的自然冷量,当室内温度过高时释放冷量控制室内温度,用相变温度与室内外温度的温差做动力,无法控制储释能过程。
溶液循环式换热技术一般利用乙二醇溶液为冷媒间接利用室外冷源,可以实现等湿降温。
4热管空调技术热管是一种导热性很高的传热元件。
典型热管原理是:蒸发段受热,吸液芯中的液体汽化,在微小压差下流向冷凝端并冷凝成液体,液体靠毛细力返回蒸发段再吸热汽化,如此循环,完成热量的传递。
与常规的换热技术相比,热管具有以下优点:传热效率高,由于热管内部是相变传热,较小的温差可以获得较大的传热量。
因此热管的导热系数相当高,是常规金属的几百甚至上千倍;恒温特性,热负荷发生变化时,蒸发段、冷凝段温度不发生改变;管壁温度可调节,调整管壁温度低于室内露点可实现去湿功能;传热单向性,只散热不吸热,室外气温高于室内气温时,不会将室外热量导入室内;布置灵活,结构简单,冷热源可分离较长距离;不需要机械驱动可以大幅减小能耗,且故障率低,安全可靠。
热管技术在暖通空调领域已经有了很广泛的应用,如用于热回收系统、太阳能集热器、太阳能型热泵、冰蓄冷、房间空调的除湿、汽车空调等[6]。
对于通信基站、程控机房等高发热量常年需要供冷的场所,热管式空调可以高效利用自然冷源实现节能。
基站热管空调按照结构可分为一体式热管空调、分离式热管空调、热管/蒸汽压缩复合式。
也可以根据热管的不同驱动力来划分,划分成重力式热管空调、毛细力热管空调、泵驱动热管空调。
目前,国内暖通空调领域研究较多的有重力一体式空调(图1)、重力分离式热管空调(图2)、热管/蒸汽压缩复合式,目前基站空调常采用的是重力分离式热管空调。
图1 重力一体式热管空调系统原理图2 重力分离式热管空调系统原理重力一体式空调间接换热,室外空气和室内空气独立循环保证了室内的洁净度和湿度要求。
核心部件的热管换热器结构简单、换热量大、布置灵活可以适应不同送风方式。
实测机组在室内外5℃[9]温差即可启动,适用范围广。
李奇贺[8]等人在小温差热管换热的基础上设计了一种重力一体式热管空调,并测试了制冷量和温度效率随温差的变化特性。
王爱辉[7]等人也进行了重力一体式热管空调机组运行特性进行了研究,实验测试了:热管定温差(10℃)运行,风量对制冷量的影响;定风量(2800m3/h)运行,温差对不同排数热管的制冷量影响。
重力分离式热管空调也被称作冷媒自然循环空调(Refrigerant Natural Circulation 简称RNC),蒸发器和冷凝器分开布置,冷凝器位置高于蒸发器,制冷剂在蒸发器吸热汽化,低密度的制冷剂蒸汽沿着气管上升到冷凝器冷凝液化,靠重力通过液管回流至蒸发器,如此循环完成冷凝器和蒸发器的热量交换,循环动力是蒸发器和冷凝器之间的高度差和气液密度差。
通过风机变频和电磁阀调节制冷剂流量调节制冷量来适应负荷的变化。
分离式热管的特性:室内外温差越大,制冷量越大;两器分开布置,便于利用其他冷源;夏季制冷量小,夏季负荷却最大;循环动力不仅受高度差限制,还受系统的管路阻力限制,管路不宜太长;蒸发器传热存在不稳定性;较传统热管造价贵,工程量大,对工程质量要求高;当室外温度过低,蒸发器会冷凝去湿,难以保证室内湿度。
早在1976年,日本就有冷媒自然循环空调机组的开发先例,并实践证明比常规机组节能30%。
我国的分体式热管空调研究也达到了国际水平,孙丽颖[10~11]对充注量和室内外温差等影响机组制冷量的因素进行了数值模拟和实验验证。
钱晓栋[12]等人选取R22和R134a 为工质研究了热管空调的换热性能和最佳充注量。
金鑫[16]等人将微通道换热器用于分离式热管,提高了热管空调的能效比。
湖南移动成功试点了热管空调技术,节能率到达38%[13]。
由于毛细力和重力形式的热管驱动力有限,热管的换热特性和基站负荷特性存在冬季夏季不匹配现象,环境温度过高热管无法运行等限制存在,热管/蒸汽压缩复合空调成为研究热点。
复合制冷技术的提出早在1976年,目前较成熟的方式为接力型(图3)和复合型(图4)。
图3 接力型热管/蒸汽压缩空调 图4 复合型热管/蒸汽压缩空调 接力型是采用热管循环对室内空气预冷,再经过蒸发压缩机组进一步冷却,两系统公用风机,这可以减小压缩机启停频率减小装机容量。
日本大金工业株式会社于1985年开发出接力型。
有工程实际节能率达到32%[15]。
复合型系统是热管系统与蒸气压缩系统共用一套蒸发器和冷凝器,通过电磁阀实现热管模式和蒸气压缩模式间的切换。
1996年日本三菱等四家公司开发出复合型系统。
国内,吴银龙[14]等人测试复合型系统,只将分离式热管的两器分别和蒸汽压缩系统两器耦合,其他管路独立。
实测了这种复合系统在不同充足量、不同温差和不同进风量下的制冷性能。
这种复合方式比市场上的空调器节能20%~55%。
5 机械泵驱动两相流冷却系统(MPCL)机械泵驱动两相流冷却系统(简称MPCL 见图 5)是一种新型的主动式两相流航天冷却技术,该技术以机械泵为热管驱动力,克服了传统热管在驱动力、冷却能力和传热距离的限制。
由机械泵作为驱动力,系统制冷量的调节可以通过泵的变频实现。
这种系统充分发挥了热管的恒温特性,蒸发器的温度也可以通过储液罐的温度进行调节,蒸发段的温度波动可以小于±0.1℃,可以很好的实现温度高精度控制。
泵的驱动力远大于重力热管的驱动力,能实现多蒸发器结构。
由于存在工质选择、泵制造工艺、系统稳定性、温度控制等一系列问题,MPCL 目前还没有实际航天经验。
国内目前有刘杰等人[17]对这种系统的启动特性、工质选择、工作点温度控图5 机械泵驱动两相冷却系统原理图制等一系列问题进行了模拟分析和实验研究。
泵驱动热管空调概念早被提出,但是只有数值模拟缺乏相关的实验数据。
蒋建平等[18]提出在热管/蒸汽压缩复合型中冷凝器出口加入机械泵的形式,增大了机组制冷能力。
王铁军[19]等人将蒸汽压缩制冷系统的蒸发器作为热管的冷源在环境温度较高时辅助散热,通过北京地区的情况模拟,比常规空调节能40%。
热管技术已经逐渐成熟,使用热管技术能充分发挥基站空调节能潜力,开发机械泵驱动热管空调可以进一步扩大热管系统应用范围和制冷能力,热管技术未来必将成为基站空调节能技术的主流。
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